液压系统设计

目录

任务书 (2)

第一章工况分析 (3)

第二章拟定液压系统原理图 (5)

§2.1 确定供油方式 (5)

§2.2 调速方式的选择 (5)

§2.3 速度换接方式的选择 (5)

§2.4 夹紧回路的选择 (5)

第三章液压系统的计算和选择液压元件 (7)

§3.1 液压缸主要尺寸的确定 (7)

§3.2 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 (8)

§3.3 液压阀的选择 (10)

§3.4 确定管道尺寸 (10)

§3.5 液压邮箱容积的确定 (11)

第四章液压系统的验算 (12)

§4.1 压力损失的验算 (12)

§4.2 系统温升的验算 (16)

小结 (17)

任务书

一、设计课题

设计一台专用铣床液压系统。要求实现“夹紧——快进——工进——快退——原位停止——松开”的自动工作循环。夹紧力为3500N工作缸的最大有效行程为400mm 、工作行程为200mm、工作台自重3000N，工件及液压夹具最大重量为1000N，采用平导轨和V形导轨，，其余参数如下：

备注：进、回油管长各取1米。

二、设计计算内容

1、设计计算液压系统

包括液压系统的拟订，液压缸的设计，液压元件及电机的选择，液压站的设计。

2、编写设计计算说明书

包括设计任务，设计计算过程，系统原理图（系统图，动作循环图，电磁铁动作表，液压元件一缆表）

三、绘图工作内容

1、液压系统原理图,

2、集成块式（或叠加阀式）油路图

3、工作油缸装配图

第一章工况分析

根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图1-1所示。计算各阶段的外负载，如下：

液压缸所受外负载F包括三种类型，即

F=Fω+F

f +F

a

式中Fω—工作负载，对于金属切削机床，既为活塞运动方向的切削力，为Fω=12000N；

F

a

—运动部件速度变化时的惯性负载；

F

f

—导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦力阻力，

对于平导轨F

f

可由下式求得

F

f = f ( G + F

Rn

);

G—运动部件重力；

G=3000+1000N=4000N

F

Rn —垂直于导轨的工作负载，本设计中为F

Rn

=2000N；

f—导轨摩擦系数，在本设计中取静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。则求得

F

fs

= 0.2⨯（4000+2000）N = 1200N （1-2）

F

fa

=0.1⨯（4000+2000）N = 600N

上式中F

fs 为经摩擦阻力，F

fa

为东摩擦阻力。

F

a

=

g

G

t∆

∆υ

式中g—重力加速度；

t∆—加速或减速时间，一般t∆= 0.01~0.5s,取t∆= 0.05s。υ

∆—t∆时间内的速度变化量。

在本设计中

F

a =

8.9

4000

⨯

60

05

.0

4

⨯

N = 544.22N

根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载（见表1-1），并画出如图1-2

所示的负载循环图。

图1-1 速度循环图图1-2 负载循环图

第二章拟定液压系统原理图

§2.1确定供油方式

考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或者变量泵供油。本设计采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。

§2.2调速方式的选择

在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或者调速阀。根据铣削类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定技术要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。

§2.3速度换接方式的选择

本设计采用电磁阀的快慢速度换接回路，它的特点是结构简单、调节行程方便，阀的安装也容易。

§2.4夹紧回路的选择

采用二位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时，为了避免工作时突然失电而松开，应采用失电夹紧方式。考虑到夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍然能保持夹紧力，所以接入节流阀调速和单向阀保压。在该回路中还装有减压阀，用来调节夹紧力的大小和保持夹紧力的稳定。

最后把所选择的液压回路组合起来，既可组成图1—3所示的液压系统原理图。

图1—3 液压系统原理图

第三章 液压系统的计算和选择液压元件

§3.1液压缸主要尺寸的确定。

（1）工作压力P 1的确定。工作压力P 1可根据负载大小及其机器的类型来初步确定，参阅表2-1取液压缸工作压力为2.5MPa 。

（2）计算液压缸内径D 和活塞杆直径d 。由负载图知最大负载F 为12600N ，按表2-2可取P 2为0.5MPa ，cm η为0.95，考虑到快退、快进速度相等，取d/D 为0.7。将上述数据代入

Ｄ ＝

⎪⎭

⎪

⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--2

1

2

1114D d P P

P F

cm ηπ （2-3）

可得 Ｄ＝

()[]

⎭

⎬

⎫

⎩⎨⎧--⨯⨯⨯⨯⨯267.015.25.0195.05.214.312600

410 m = 8.29210-⨯m

根据表2-4，将液压缸内径圆整为标准系列直径D = 80mm ；活塞杆直径d ，

按d/D = 0.7及表2-5，活塞杆直径系列取d =56 mm 。

按工作要求夹紧力由两个夹紧缸提供，考虑到夹紧力的稳定，夹紧缸的工作压力应低于进给液压缸的工作压力，取油背压力为2MPa,回油背压力为零，cm η为0.95，则按式（2-3）可得

Ｄ＝

95

.010214.31750

46

⨯⨯⨯⨯ m = 3.42210-⨯m 按表2-4及表2-5液压缸和活塞杆的尺寸系列，取加紧液压缸的D 和d 分别为32mm 及22mm 。

按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度

A min =

min

min

υq = 4

1005.03

⨯ cm 2= 12.5 cm 2

式中min q 是由相关手册查得

GE 系列调速阀AQF3-E10B 的最小稳定流量为0.05

min /L 。

本设计中调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸有杆腔的实际面积，既

A =

4π()22d D - = 4

π ⨯ ()226.58-cm 2 = 25.64 cm 2